学术期刊网络化订阅系统建模与实现

邬 婧，张 兵，陈德军

(武汉理工大学信息工程学院，湖北 武汉 430070)

随着期刊网络化运行管理方式的推出和运行，学术期刊编辑部的相关工作都移到了网络运行平台上。期刊的传播方式也随之发生了巨大的变化，其影响力也得到了前所未有的提升。传统的期刊订阅与发行方式的特点是期刊社或编辑部设专人负责或委托邮局订阅和发行，该方式工作量大，且效率较低、出版量较少、传播量较小、期刊的影响力较小，不利于提高学术期刊学术交流的效果。为探索新的订阅发行模式，笔者提出了学术期刊网络化订阅和发行的新方案，该方案有效克服了传统期刊订阅与发行的弊端。为保证该方案的正确实施，笔者对该系统的功能进行了分析建模，并在此基础上提出了期刊网络化订阅和发行系统的实施方案。

1 学术期刊网络化订阅系统建模

1.1 系统基本需求

期刊订阅和发行是期刊社或编辑部的重要工作内容之一。长期以来，期刊订阅和发行的工作都是由期刊社或编辑部的专门人员管理，其内容主要包括订阅用户的登记、订阅费用的记账和汇总、订阅期刊的邮寄发行。由于管理的内容较多，管理单位的管理形式也多种多样:①由专门人员负责订阅用户的登记、订阅费用的记账和汇总，以及订阅期刊的邮寄发行;②将期刊的订阅和发行工作全部委托给邮局，而部门管理人员则负责订阅数量和委托费用的统计，制定印刷计划，并将印刷的期刊交付给邮局;③上述两种形式的组合，即期刊社或编辑部将主要的订阅和发行工作委托给邮局，而期刊社或编辑部也同时接收零星订阅和发行工作。上述各种工作形式具有共同的工作内容，即订阅用户的登记、订阅费用的记账和汇总，以及订阅期刊的邮寄发行，只是不同工作形式时的分工不同，导致实现环节各异，参与管理的人员数量不同，实现订阅和发行的成本也不同，但发行量基本没有太大的差别。

如果采用网络化的期刊订阅与发行模式，必须按网络运行环境的特点，改进期刊订阅方式和期刊订阅处理流程，使订阅时间和订阅地点自由，订阅价格的规则可变，订单处理功能及时流畅，处理地点自由，发行过程快速可靠。为此，可采用网上订阅、网上审批、网上或本地即时付费的方式，发票和账务功能动态即时处理，印刷计划在付印前可动态实时生成，发行工作可委托给物流公司完成。由此实现订阅面广泛，订阅用户快速动态增长，财务处理准确及时，印刷计划动态及时，发行服务安全快速，并可消除计划外库存。其具体实现流程如图1所示。

1.2 学术期刊网络化订阅系统建模

工作流网是为了方便工作流的建模提出来的，除了具有Petri－net的逻辑性严密、表达能力强等特点外，还有建模简洁、模型性能易于验证的特点[1－2]。

图1 读者订阅模块业务流程

定义1[3－4]工作流网。一个Petri－net PN=(P，T，F)被称为工作流网，当且仅当它满足如下两个条件:

(1)PN有两个特殊的库所i和o。库所i为一个起始库所，即°i=φ;库所o为一个终止库所，即o°=φ。

(2)如果在PN中加入一个新的变迁t*，t*连接库所 i与 o，即°t*={o}，t*°={i}，这时所得到的PN是强连接的。

从以上两个对Petri－net的约束条件可以看出:条件(1)要求工作流网必须具有一个起始点和一个终止点，进入起始库所的托肯代表一个过程实例的开始，而进入终止库所的托肯则意味着一个过程实例的结束;条件(2)使工作流网中不存在孤立的活动和条件(孤立状态是指经过该变迁或者库所不存在由i到o的道路)，所有的活动与条件都位于由起始点到终止点的道路上[5]。

定义2[6－7]正确性。由工作流网所建立的模型PN=(P，T，F)是正确的，当且仅当:①对于每一个从状态i到达的状态M都有一个触发顺序，使得状态M变迁到状态o;②状态o是一个唯一可以从状态i到达的状态，并且状态o至少有一个托肯;③在(PN，i)中没有死的变迁。

如果按定义进行正确性的验证，则过程繁琐，通常使用构造扩展工作流网来验证，根据给定的工作流网PN=(P，T，F)，通过添加一个额外的变迁t*来连接库所i和o，构造扩展工作流网

定理1合理性。一个工作流网是合理的，当且仅当流网模型(是活的和有界的。

对于一个活的Petri网，任意从初始标识M0得到新的标识M，至少存在一个可触发的变迁t∈T，并且触发的后续标识M'是活的。一个Petri网PN是有界的，当且仅当对于∀p，存在一个自然数n，对于每一个可达的状态，库所p中的托肯数少于n。一个Petri网PN是安全的，当且仅当库所中最大的托肯数不超过1。

由上述定理分析可知，对任意工作流网进行合理性验证时，其过程可归纳为标识覆盖问题，通过构造可达图或可达树来验证。

根据上述工作流网的定义和特点，结合学术期刊订阅系统的流程，可得出学术期刊订阅系统工作流网模型，如图2所示。

图2 学术期刊订阅系统的工作流网模型

在图2中，期刊订阅过程的每个任务都代表一个变迁。库所i中有一个新的购买需求，表示为一个托肯。T1消耗库所i中的资源产生新的托肯传递到P1中。T4表示的是变迁产生了两个库所，这样的结构称为决策或者选择，T5和T6只能有一个被激发。同样可以看出 T2、T3、T4、T11、T12、T15、T16为具有顺序结构的事件。(T5、T6)为具有并行结构的事件，T9、T10分别为具有循环结构的事件。现假设用户一次性选择好选购“商品”，可得到一种可达路径:i→P1→P2→P3→(P4，P6)→(P5，P7) →P9→P10→P12→(P13，P14) →P15→(P16，P17)→P18→P19→o。通过分析可以得到模型可达树上所有可能的状态，如表1所示。

对于一般业务流程的工作流网模型，可通过基于Petri网的图形化简辅助验证模型的正确性和合理性，常用的方法是扩展与归约。将工作流转化为WF－net模型，按照串行结构优先归约，接着采用并行结构和循环结构归约的法则简化模型，最终达到一个只有起始库所(i)、终止库所(o)和一个变迁的最简单Petri－net结构，即可验证模型的正确性。笔者采用扩展和归约的方法来验证工作流网模型的正确性。

表1 图2中库所和变迁的定义

图2所示的工作流网模型是由最基本的顺序结构、并行结构和循环结构扩充而成，表示从状态i到状态o必然存在一条路径，且状态o是唯一的终点，所有路径中不存在死锁，满足工作流网模型定义及正确性定理的3个条件，因此所建立的工作流网模型是正确的。

工作流网模型的化简过程如图3所示。由模型的可达树得到图3(a)，将其顺序结构T6、T7、T8、T9进行归约得到图3(b)，将模型中的循环结构(T13、T14)、T17归约，并行结构 T5、T6归约最终得到最基本的工作流网如图3(c)所示。

以上分析基于扩展归约法以Petri网图形显示分析过程。最终期刊订阅的工作流网归约为一个最基本的工作流网，验证了其正确性。以下对其合理性进行验证。

图3 学术期刊订阅系统的工作流网模型的化简过程

假定图2中建立的工作流网PN=(P，T，F)存在一个初始状态M，添加一个额外的连接起始库所i和终止库所o的变迁t*，从而构成一个满足3个条件强连通的工作流网强连通的工作流网必然存在一个初始状态M'。这里，由于强连通的工作流网中的每一个状态的变迁被激发后，均能产生一个新的状态，说明是活的，且对从库所i到库所o中的所有库所，当任何任务被实施时，其中的标记数量是有限的，从而可以得知，工作流网是活的且是有界的。满足工作流网的合理性定理，因此所建的工作流网PN是合理的。

由上述可知，所构建的学术期刊网络化订阅系统的工作流网模型是一个正确合理的工作流网。

2 学术期刊订阅管理系统的实现

系统的应用框架采用J2EE架构，具有平台无关性，业务逻辑被封装成可复用的组件，J2EE使用多层的分布式应用模型，应用逻辑按功能划分为组件，各个应用组件根据其所在的层分布在不同的机器上[8－9]。该系统基于“模型－视图－控制器”结构型设计模式开发，Struts框架是采用该模式的一个开源项目，其目标是面向对象设计，它充分发挥了MVC模式中显示业务逻辑与控制逻辑分离的功能。

模型层是按照业务流程和状态来处理并制定业务规则的。该系统业务逻辑由JavaBean来实现，包括订单实体对象模型(orderMain类)、详单实体对象模型(DetailMain类)、订阅人实体对象模型(SubscriberMain类)等，部分实现程序如下:

视图层是用户交互的界面，是应用程序的外在表现。系统采用JSP和Struts标签库中＜html:form＞、＜html:text＞、＜html:hidden＞等标签，使页面中不再有业务逻辑和模型信息。标签用户订阅模块的视图层以填订单(fill_order.jsp)为例:

控制层是一个分发器，从用户端接受请求，把用户数据传送给业务逻辑模块，在相应的业务逻辑模块处理后，根据用户所需相应调用符合要求的视图模块生成结果页面，返回浏览器。

该系统控制器由ActionServlet类和Action类组成。ActionServlet类是Struts框架中的核心组件，继承了javax.servlet.http.HttpServlet类，在MVC模型中扮演中央控制器的角色。

以期刊订阅的控制层类orderAction.java为例说明如下:

当业务逻辑层要连接数据库时，先访问struts_config.xml文件，读取连接数据库的驱动、数据库名、端口号、用户名和密码等。

系统数据库设计按照Third Normal Form(3NF)的数据标准化要求进行。按照期刊订阅流程涉及到的数据库表分别为:期刊表(PERIODICAL_INFO)、订阅人信息表(SUBSCRIBER_INFO)、订单信息表(ORDER_INFO)、详单信息表(SUBSCRIBER_DETAIL)、期 刊 折 扣 表 (DISCOUNT_INFO)、发票信息表(RECEIPT_INFO)、发货表(CONSIGENMENT_INFO)和发行信息表(PUBLISH_INFO)。数据库表关系如图4所示。

图4 期刊订阅管理数据库表关系图

期刊网络化订阅系统的订阅用户登录界面图如图5所示。

图5 订阅用户登录界面图

该订阅子系统具有网络销售直接互动和即时反馈的模式。读者注册成为系统会员后，可随时随地进入订阅系统订购本站的刊物，并享受优惠价格。主要功能包括:

(1)期刊浏览展示所有预售的期刊信息，读者可通过相应的操作检索所需信息，预览期刊的目录信息，将期刊放入购物车。

(2)购物车存放读者没有确认的商品信息，在下次登录后可查看上次放入购物车的信息，继续购物，清空购物车或订购某个商品。

(3)已下订单信息显示订阅用户已经确认提交的订单信息，订阅者在此查看订单状态，确定是否付费，是否发货。

(4)发票管理显示编辑部确认收到订单费后，订阅用户申请发票作为凭证，并能查看已申请发票的状态，是否得到编辑部的批准。

(5)个人信息管理可修改用户的个人信息和密码。

系统所实现的功能可为各类订阅用户提供即时订购和跟踪订购信息，以及个性化服务窗口。

3 结论

目前中国学术期刊的出版和运营模式，过多地受到传统学术期刊出版方式和运营模式的束缚，学术期刊的订阅和发行模式应结合网络化运行平台[10]进行改进，以达到期刊品牌效应与订阅发行量良性互动的效果，促进学术期刊的良性发展。笔者的研究成果为学术期刊在线订阅的实现提供了理论依据。

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